Гибридные песчаники
Существуют пески, не попадающие ни в одну из рассмотренных выше крупных групп. Если даже исключить вулканомиктовые и карбонатные пески, остается несколько типов таких необычных песков, среди которых выделяются зеленоцветные пески.
Глауконитовый песок (гринсенд). Термин гринсенд (greensand — зеленоцветный песок) применяют к обогащенным глауконитом пескам (рис. 7-25). При исследовании под лупой образцов зеленоцветных песков видно, что они почти полностью состоят из глауконита, на долю зерен кварца приходится менее 1%- Чаще же кварц является основным компонентом породы, составляя в ней 50% и более. Пески, состоящие преимущественно из глауконита, имеют темно-зеленую или светло-зеленую окраску; смешанные пески характеризуются пестрой окраской (цвета «соли с перцем»). Глауконитовые пески известны в отложениях мелового и эоценового возраста на прибрежной равнине востока Соединенных Штатов, особенно в штатах Нью-Джерси и Делавэр. Хотя мощность отдельных пластов редко превышает 10 м, они развиты на большой площади и представляют в этой связи промышленный интерес как источник получения калия. Химический состав нескольких представительных образцов зеленоцветных песков приводится в табл. 7-11. Как и следовало ожидать, состав песков колеблется в широких пределах, в зависимости от соотношения глауконита и другого обломочного материала, а также от типа и количества цемента.
Происхождение и геологическое значение зеленоцветных песков тесно связано с проблемой глауконита. Современные представления о геологии и распространении глауконита обобщены в работах Хаддинга, Клауда и др. В соответствии с представлениями Клауда, глауконит образуется в морской воде нормальной солености; для него требуется слабовосстановительная обстановка (по Чиллингару, слабоокислительная); образованию глауконита способствует наличие органического вещества; его присутствие характерно для глубин воды 18—720 м; он формируется только на участках, характеризующихся небольшой скоростью осадконакопления; глауконит образуется главным образом из слюдистых минералов или донных илов, обогащенных железом. Как отмечено Хаддингом и другими исследователями, места генерации и накопления глауконита могут не совпадать, так как иногда он несет признаки переработки и переноса.
Галлихер пришел к выводу, что глауконит образуется из биотита в процессе подводного выветривания. Он наблюдал зерна промежуточного состава, которые указывали на такой переход. Он отметил также, что в заливе Монтерей в Калифорнии обогащенные биотитом прибрежные пески в сторону моря латерально переходят в смешанные глауконитово-слюдистые алевритовые пески, а далее, на глубине около 200 м — в глауконитовые илы. Грюнер показал, что расположение ионов в отдельных ячейках глауконита и биотита весьма сходное, если не идентичное; поэтому превращение биотита в глауконит не связано с коренными изменениями. Хотя наблюдения Галлихера подтверждены другими исследователями, некоторые глаукониты образовались, по-видимому, не из слюды. Из сводки Такахами следует, что глауконит образуется из нескольких исходных материалов, например из фекальных пеллет, из глинистого вещества, выполняющего раковины фораминифер, радиолярий и других морских организмов, из таких силикатных минеральных веществ, как вулканическое стекло, полевые шпаты, слюды или пироксен. Органическое вещество, по-видимому, способствует процессу глауконитизации. Исходные вещества теряют глинозем, кремнезем и щелочи (за исключением калия), в то же время происходит увеличение содержания окисного железа и калия. Существенным фактором этого процесса является морская вода.
Хотя глауконитовые пески представлены в широком диапазоне отложений (от докембрия до современных), наиболее часто они встречаются в кембрийских породах. Еще одним этапом глауконитизации, вероятно, был меловой период Во многих местах этот процесс продолжался в палеоцене и эоцене. Так было, например, на Прибрежной Атлантической равнине США.
Фосфатные песчаники. Фосфатное вещество, обычно обозначаемое термином коллофан, — слабо упорядоченный карбонатный фторапатит, который может служить цементом песка или слагать каркас или его часть.
Многие пески содержат мелкие фосфатные обломки, например обломки фосфатных скелетов, реже фосфатные желваки или зерна. Глауконитовые пески (см. табл. 7-11) часто обогащены фосфатным веществом. В некоторых песках фосфаты образуют цемент, друзовые «рубашки» на кварцевых зернах либо микрокристаллическое выполнение пор. Некоторые фосфориты сами являются «песками», состоящими из зерен фосфата или ооидов, которые могут смешиваться в различных пропорциях с обломочным кварцем.
Калькаренитовые песчаники. Песчаники, особенно кварцевые арениты, могут постепенно переходить в калькаренитовые известняки. Переходной формой служит смесь обломочного кварца и карбонатных обломков, скелетных и оолитовых форм (рис. 7-26). Для обозначения таких песчаников введен термин калькаренитовый песчаник, чтобы отличать их от известковистого песчаника. Последний термин применяется к обычным песчаникам с карбонатным цементом. Следует также отличать калькарениты и калькаренитовые песчаники от кальклититов — лититовых песчаников с терригенным карбонатным обломочным материалом.
Современные пески некоторых областей представлены смесью биохимического или химического карбонатного обломочного материала с обычным кварцевым песком. На восточном побережье Флориды кварцевый материал прибрежным течением переносится в южном направлении и смешивается с обломками раковин местного происхождения. На северных участках в песке доминирует кварц, южнее отмечается преобладание карбонатного материала.
Примерами древних пород этого типа являются калькаренитовые пески миссисипского возраста Лойалхана в Пенсильвании и Гринбрир в Западной Виргинии. Породы свиты Лойалхана на 40—45% состоят из кварца, 25% — обломочных карбонатов и 30% — карбонатного цемента. Химический состав этих пород приводится в табл. 7-11. Формация Кау-Крик (мел), развитая вблизи Фредериксберга, штат Техас (см. рис. 7-26), также сложена калькаренитовым песком, вероятно, представляющим собой пляжевые отложения.
Пески россыпей. Пески россыпей образуют небольшую, но минералогически очень интересную группу песков. Несмотря на малый их объем, они часто имеют большую промышленную ценность из-за наличия в них титана, циркония и тория. Россыпи представляют собой локальные скопления, образовавшиеся в результате деятельности рек и пляжевых процессов. Они имеют небольшое площадное распространение и характеризуются незначительной мощностью, редко более 1—2 м.
Многочисленны примеры современных пляжевых россыпей. Например, россыпные пески Орегона содержат местами скопления хромита; россыпи во Флориде разрабатываются с целью получения ильменита, циркона и рутила. Известны и разрабатываются также древние «ископаемые» россыпи, например, содержащие рутил пески Коханси (плиоцен) в Нью-Джерси и верхнемеловые титаномагнетитовые пески Монтаны.
Весьма необычным типом песчаника являются докембрийские песчаники бассейна Ранд в ЮАР, которые содержат тонкие прослои обломочного пирита (рис. 7-27).
Итаколумит. Итаколумит представляет собой характерный кварцевый сланец, названный по горе Итаколуми в Бразилии. Холмс приписывает название Гумбольдту. Итаколумит состоит из сцепленных кварцевых зерен и некоторого количества слюды, он обладает определенной гибкостью, поэтому его часто называют «гибким песчаником». Возможно, это метаморфическая порода, а не песчаник. Итаколумит встречается также в Северной Каролине.